论变电站电气部分的接线设计
摘要：在我国快速发展的今天，电力产业在国民经济中占有重要的作用：它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。本文简述了一般变电站的电气环节的接线设计，希望能与电力同行一起探讨，并起到积极作用。
关键词：电气接线；变电站；原则；设计
引言：
变电所目前又称为变电站,是电力系统中变换电能、电压及其接受电能并分配电能的电力场所。它是各发电厂与电力用户连接的中间环节。主要由主变压器、系统母线、油断路器和隔离开关等设备以及二次继电保护的控制、监视等辅助的设备构成，其电力设备的形式多样，内容不一，几乎没有完全相同的变电所，因此每个变电所在设计中均会碰到新问题，做好施工前的预想和施工中的相互配合工作，以保证电力变电所安装施工的顺利进行。
一、电气主接线的设计原则
电气主接线是整个发电厂的电气设计中的重要部分，也是电力系统的重要一环[1]。
电气主接线通常由变电站的电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络【1】。
第一、电气主接线设计的重要性
1）电气主接线图是工作人员进行事故处理和各种操作的依据，因此，电气主接线图对于工作人员来讲是必须要熟悉的，要知道电路中各种电气设备的性能，用途及检查项目，维护以及操作运行步骤等。
2）发电机、断路器、线路和变压器等电气设备的规格、数量、运行方式及可能的连接方式都在电气主接线图中有所体现。
3）电能生产的主要特点是：发电及输变电以及用电都在同一时间完成，因此电力系统的稳定、安全、经济运行和灵活，都和主接线的水平相关[2],而且，其也影响到人们的生活和生产。
因此，电气主接线的拟定是一个复杂的综合性问题，须在遵循国家有关政策的前提下，努力做到经济合理，技术先进，安全可靠。
第二、电气主接线的基本要求
有关电气主接线的相关设计原则如下：在设计之初，应该根据该电厂在电力系统中的作用和位置，首先应该保证电力系统的经济调度和可靠性运行的要求，根据本期的建设规模，规划的内容，仅出现的回路数量，输送的电压等级，供电负载是否重要，电力系统容量，供需之间的平衡，周围的环境，电气设备自身的能力以及自动化设计的要求等条件来确定[3]。此外，还应该满足灵活性，可靠性以及经济性的要求。
第三、接线方式
一些大型的发电厂一般情况下距离用电负载是比较远的，因此使得需要采用高压电线进行电能的输送，在此情况下，应采用可靠、简单的单元接线方式。而中小型发电厂，一般情况下是距离用电负载是较近的，其常常带有6~10kV电压级的近区负荷，当发电机电压超19kv时，应该进行升压供电而不应该设置机压母线。
对于6~220kV应用与电压配电的接线，一般情况下将其分为无母线和母线两类[4]。对于330~500kV的超高压配电的接线，首先应保证其可靠性。常采用的接线方式为：一台半断路器接线、3-5角形接线、环形的母线多分段接线、母线-变压器接线等。
二、电气主接线的确定[2]
第一、10.5kV电压级
鉴于发电机的单机容量是50MW，且出线回路较多，远远超过设计规程中有关规定，因此应该确定采用的接线方式为：双母线分段式，2台50MW的机组应该分别接在两段母线上面，剩余功率则通过主变压器被送往高一个级别的电压220KV[5]。
当10.5KV的母线上面接有两台50MW的机组时，会有较大的短路电流，为了选择轻型的电器，应该加装母线电抗器于分段处，并且在各个电缆馈线上面安装出线电抗器。通常以50MW机组作为供热式的机组时，应该“以热定点”，机组年最大负荷小时数较低，且由于10KV电压的最大负载为20MW，远远小于250MW发电机组的装机容量，即便在升压变压器检修或者发电机检修的情况下，也能够保证电压等级的负荷要求，所以，220KV电压与10KV电压级之间应该按照弱联系考虑，只设计一台主变压器即可。
第二、220kV电压级
当出线回路的数目大于4时，为了保证其出线断路器在检修时不断电，则应该采用双母线带旁路接线或者是单母线分段式带旁路接线形式[6],来保证供电的灵活性和可靠性。其进线仅从10.5KV送来剩余容量，2×50-[(100×6%)+20]=74MW，这个容量是不能保证最大负荷为25oMW的要求，因此，可以考虑设计一台300MW的机组，该机组应该安装变压器-发电机单元的接线形式接到220KV电压的母线上，机组检修时的不足容量或者是其剩余容量则应该由500KV与联络变压器接线连接，进行功率的互换。
第三、500kV电压级
对于500KV电压级，其负荷容量较大，主要接线应该采用向系统输送功率的方式，且为了保证系统的可靠性，可能会有多种形式的接线，针对这多种形式的接线，经过谨慎的筛选后，决定可采用的方案为：一台半断路器以及双母线带旁路接线，将220KV与联络变压器相接，同时通过三绕组变压器将10.5KV以及220KV电压相连接，从而提高系统的可靠性，变压器和一台300KW的机组所组成的接线则可直接将功率输送给500KV的电力系统。
三、出线规划
由负荷的电压等级及其负荷特点可以知道，在10.5KV的电压等级上的地方负荷量不大，总共为10条回电缆馈线与50MW的发电机的机端的电压相等，因此应该采用直馈线为好。300MW的发电机机端电压是115.75KV，拟设计为单元接线的形式，不再设置发电机的出口断路器，这样有利于简化配电装置的布置及节省投资；220KV的电压级的出线回路是5回，为了使得检修出线断路器不对该回路造成影响，拟采用带旁路母线的接线形式；500KV与系统的馈线为4回，呈强联系形式并送出本厂最大可能得电力为700-15-200-700×6%=443MW。可见，该厂的500KV级别的接线对系统可靠性的要求应该很高。
四、主变压器的选择[3]
第一、主变压器的选择
当按照发电机的额定容量，并且减去机组本身的用电负荷后，再留下10%的裕度，其计算公式如下:
ST≥SF–Sts1
其中：SF——发电机的额定容量；
ST——主变压器的额定容量；
Sts1——用电负荷的总容量；
ST1=ST2≥（300-300×6%）×110%=310.2MW
第二、主变绕组数的确定
针对>=300MW的机组，其升压变压器一般情况下不采用三相绕组式的变压器，因为在厂用分支回路及发电机回路上面均采用了分相封闭的母线，且不设置隔离开关和断路器，用以提高供电的经济和可靠性。并且，由于三相绕组式的变压器的中压侧，由于其制造的原因，一般情况不会出现分接头，而只有死接头，这样就对负荷及中、高压侧压调压不利。
所以，本厂的主变压器则采用了双绕组式的变压器。
第三、连接组别的确定
变压器的三相绕组接线组别需要和系统的电压相位保持一致，否则就不能够并列运行。电力胸膛中采用的绕组的接线方式只有三角形“D”和星形“Y”。在我国，>=110KV的变压器绕组及电压均采用“Y”形接线。
台数分析：为了保证供电的可靠性，选两台主变压器。
根据以上选择方案可选择SFP3-370000/220型三相双绕组变压器2台。
表1-1主变压器的主要参数
额定容量 370000kVA 额定高电压 230±2×2.5%kV 额定低电压 20kV 空载损耗 100.9kW 短路损耗 830kW 总损耗 1030.5kW 阻抗电压 13.63（%） 连接组别 Y0/Δ—11 表1-2三绕组变压器选择成果表
型号 (MVA) (kV) SFPSLO 300 242/121/13.8 13.73 6.12 9.64 第四、电气接线的基本要求
变电站电气接线除满足可靠，经济，正常运行，灵活以及维护，检修方便外，还应满足以下要求：
（1）充分考虑变电站的事故，正常，启动，检修等各个运行模式下的供电需要，尽可能的使得操作简单方便，且备用电源能够在短时间内迅速投入使用。
（2）尽量减小用电系统事故而给整个系统带来的影响，并且应避免由此而造成的全厂停电的重大事故。
（3）当需要连续施工或者是扩建时，应该保证不至中断厂用电。
（4）对于>=200MW的大型机组，应该设置足够的保安电源来应对交流事故。
（5）对于新设备和新技术，应该慎重的采用并且还用对即将采用的进行试验鉴定。
结束语：
作为工程项目建设中的一个关键环节，设计工作的好坏对于工程建设的质量，工期，投资甚至是建成后的运行可靠性，安全，以及经济效益都起着重要的作用。作为工程建设的灵魂，设计的基本任务是：在遵循国家的经济政策和基本方针的前提下，做出安全使用，切合实际，综合效益好，技术先进的设计，有效的为电力建设服务。
参考文献
[1]曾红兵.论变电站电气安装的质量问题分析及解决方法[J].科技资讯,2008,(28)
[2]刘玉文.电力系统电气主接线基本要求及关键因素[J].广东科技.2009(22)
[3]黄德英,殷树才.变电站电气设计应注意的问题[J].中国高新技术企业.2010(33)
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